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¿Podrían los paneles solares del espacio suministrar energía limpia a la Tierra?

Un prototipo comienza sus experimentos en órbita este mes. Y los científicos prevén construir conjuntos de paneles solares de varios kilómetros de ancho.

13 febrero 2023

El ‘boom’ de los sostenible no ha hecho más que empezar. La energía solar se está convirtiendo en la alternativa para el consumo de energía sostenible, pero ¿Imaginas que existiera una estructura alrededor de nuestro planeta para captar el sol? Un prototipo de paneles solares en el espacio debería comenzar sus experimentos en órbita este mes. 

Desde hace 100 años soñamos con enviar al espacio grandes paneles solares que transmitan su energía a la Tierra. A diferencia de las fuentes intermitentes de energía renovable en tierra, estos paneles en órbita siempre disfrutarían de la luz del sol y podrían ofrecer un suministro continuo de energía.  

Pues actualmente, gracias al abaratamiento de los equipos y al coste cada vez menor de los lanzamientos espaciales, estos proyectos empiezan a ser posibles. Equipos de todo el mundo están trabajando en las piezas clave de los sistemas de energía solar basados en el espacio, y un prototipo construido por investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena debería comenzar sus experimentos en órbita este mes. 

"No hay nada descabellado en esto que requiera una nueva física", afirma James Carpenter, codirector de la iniciativa Solaris, un estudio de viabilidad emprendido por la Agencia Espacial Europea (ESA) que podría conducir al pleno desarrollo de la tecnología a partir de 2025. "Desde el punto de vista económico, es comparable, por ejemplo, a la energía nuclear", afirma Carpenter, que trabaja en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espaciales de la ESA en Noordwijk (Países Bajos) para Nature.  

Prototipo Caltech, paneles solares espacialesInvestigadores de Caltech han construido un prototipo de sistema de energía solar espacial que se lanzó en enero y ahora se prepara para las pruebas en órbita // Crédito: Caltech/Space Solar Power Project

La energía solar espacial sólo sería viable a gran escala. Los científicos prevén construir conjuntos de paneles solares de varios kilómetros de ancho que orbitarían la Tierra a una distancia de unos 36.000 kilómetros. La energía captada se convertiría en microondas y se enviaría a receptores de superficie de mayor tamaño.  

Para los más #astrocuriosos que tengáis mil dudas sobre este hecho, aquí os dejamos algunas respuestas:  

¿Cómo puede construirse una granja solar en el espacio? 

Para generar un gigavatio de energía, comparable a la de una central terrestre, los paneles en órbita deberían tener más de un kilómetro cuadrado. Es decir, más de 100 veces el tamaño de la Estación Espacial Internacional, que tardó una década en construirse. El conjunto se ensamblaría en el espacio a partir de módulos que podrían fabricarse en serie y lanzarse por separado. El experimento de Caltech consistirá en desplegar una estructura bien plegada en una plataforma de paneles solares del tamaño aproximado de una mesa de comedor, pero los módulos de un conjunto de tamaño completo podrían tener hasta 60 metros de largo. 

¿Qué tipo de células solares se utilizarían? 

Las células solares deben ser ligeras y eficientes para mantener bajos los costes de lanzamiento. Cada kilogramo de panel debería producir entre 1 y 2 kilovatios de energía, explica David Homfray, físico que dirige los trabajos técnicos de la Iniciativa de Energía Espacial, iniciativa público-privada del Reino Unido. Esa relación potencia-peso es unas 50 veces mayor que la de las células de silicio convencionales en la Tierra. La mayoría de los diseños pretenden aumentar la exposición de las células solares a la luz solar mediante concentradores, espejos y otras estructuras innovadoras. 

Proyecto Solaris , paneles solaresProyecto Solaris // Crédito: ESA

Además, las células deberán resistir la intensa radiación del espacio. Sin embargo, los robustos materiales solares fotovoltaicos utilizados en muchas sondas espaciales son demasiado caros para desplegarlos en un enorme conjunto, por lo que los investigadores necesitan saber cómo funcionarán las alternativas más baratas. Para ello, un experimento en el prototipo de Caltech probará 32 células fotovoltaicas ligeras, incluidas perovskitas de bajo coste.  

¿Cómo llegará la energía solar a la Tierra? 

Podría decirse que éste es el mayor reto. Aunque los rayos láser transfieren la energía con eficacia, las nubes pueden bloquearlos. Para evitar este problema, los investigadores esperan convertir la electricidad de las matrices solares en microondas, que atraviesan la atmósfera sin perder mucha energía. Sin embargo, las microondas se dispersan en su recorrido, por lo que los ingenieros tendrán que sincronizar cuidadosamente la forma en que se emiten las ondas y utilizar estaciones receptoras kilométricas para recogerlas. 

Convertir la energía solar en electricidad, luego en microondas, y de nuevo en electricidad en el suelo, conllevará inevitablemente algunas pérdidas. "Nadie va a considerar seriamente esta idea hasta que esas pérdidas se reduzcan significativamente", afirma Jovana Radulovic, ingeniera química de la Universidad de Portsmouth (Reino Unido). La ESA calcula que, para que un sistema sea económicamente viable, sólo es necesario entregar a la red eléctrica entre el 10 y el 15% de la energía solar que cae en un conjunto espacial. Sin embargo, según la agencia, para lograrlo se necesitarían avances considerables en varias tecnologías de conversión de energía. 

Las agencias espaciales y los países creen que la energía solar basada en el espacio podría contribuir al objetivo de lograr cero emisiones netas de carbono para 2050.  

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